2023年, 第0卷, 第23期　
刊出日期：2024-01-02

  

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  硅酸钠/聚乙二醇浸渍改性杨木工艺及性能研究

  马宇航, 李萍, 徐斌, 张源, 吴义强, 左迎峰

  . 2023, (23): 1-10. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.001

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  目的 为了提高速生杨木的物理力学性能、尺寸稳定性、热稳定性等性能，以硅酸钠(Na2SiO3)溶液和聚乙二醇(PEG)溶液为改性剂，旨在提高杨木的力学性能、尺寸稳定性以及耐热性能，并探究硅酸钠质量分数、聚乙二醇质量分数以及分子量对改性杨木性能的影响，获得最佳浸渍工艺。方法 运用单因素试验法探究硅酸钠质量分数、聚乙二醇质量分数、聚乙二醇分子量3个因素对改性杨木浸渍效果的影响。通过最佳浸渍工艺制备硅酸钠/聚乙二醇改性杨木与硅酸钠改性杨木，并测定其顺纹抗压强度、表面硬度、吸湿体积膨胀率等性能和结构表征，探究其与未改性杨木的差异。结果 通过单因素试验结果可知，以质量分数为10%的Na2SiO3、PEG-400以及质量分数为5%的PEG-400的浸渍工艺制备出改性杨木性能较佳。硅酸钠/聚乙二醇杨木改性材的顺纹抗压强度、抗弯强度、端面硬度、径面硬度和弦面硬度较未改性杨木的分别提高了69.4%、19.1%、42.2%、39.5%、19.2%，吸湿体积膨胀率较硅酸钠改性材降低了40.0%。结论 速生杨木经过硅酸钠/聚乙二醇改性后的力学强度，相较于单独硅酸钠改性杨木的力学强度有所提升，尺寸稳定性能增强，因此在性能及应用方面，硅酸钠/聚乙二醇改性杨木更具优势。
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  废纸纤维气相防锈气凝胶的绿色制备及性能研究

  黄新瑶, 李越, 张译文, 江帅, 肖丽贤, 史浩冉, 王海松, 吕艳娜

  . 2023, (23): 11-18. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.002

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  目的 为了实现气相防锈包装材料基材的多样性，以及废纸的高值化利用，以废报纸为原料制备出一种具有防锈功能的气凝胶。方法 用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)对脱墨后的废纸浆进行溶解再生，冷冻干燥后制成气凝胶，再通过化学浸渍法和气相沉积法分别对气凝胶进行疏水和防锈改性。结果 防锈气凝胶对Q235钢的缓蚀率为81.93%，水接触角为104.78°，压缩强度为6.91 kPa，密度为0.22 g/cm³。结论 以废纸为原料制备的气凝胶，经过疏水和防锈改性后，具有优良的气相缓蚀性能，可用于金属元器件的防锈缓蚀。
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  碳酸钙增强淀粉/木质纤维复合材料的制备工艺及性能表征

  吴珂珂, 向红, 刘珍珍, 单伟雄, 刘涛

  . 2023, (23): 19-25. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.003

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  目的 制备碳酸钙增强淀粉/木质纤维复合材料，研究配方、制备工艺对其性能的影响规律。方法 以碳酸钙为填料，木薯淀粉为基材，木质纤维为增强体，采用模压成型方法制备淀粉/木质纤维复合材料，通过力学、吸水性能测试，以及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段，表征碳酸钙填料含量、成型温度对制备的复合材料性能的影响。结果 碳酸钙添加量为60%(质量分数)、成型温度为160 ℃时制备的复合材料拉伸、抗弯和压缩性能最佳，分别达到了2.4 MPa、7.3 MPa和3.1 MPa，弹性模量也达到985.5 MPa。同时红外光谱、热重分析及扫描电镜等表征证明此条件下制备的复合材料形成了更均匀的网络结构。结论 最佳条件下制备的碳酸钙增强淀粉/木质纤维复合材料同时具有较优异的力学性能、耐水性、热稳定性和生物降解性。
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  氧弹燃烧-离子色谱法测定一次性食品接触用生物基塑料中氟含量

  陈杰, 姚皓程, 刘斌, 董犇, 陈燕芬, 李丹, 钟怀宁

  . 2023, (23): 26-35. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.004

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  目的 建立并优化氧弹燃烧-离子色谱法测定一次性食品接触用生物基塑料(下文简称生物基塑料)中氟含量的检测方法，分析市售生物基塑料产品中氟含量情况。方法 生物基塑料经氧弹燃烧发生高温氧化分解，氟化物转化为游离态氟离子，被吸收或溶解在吸收液中，以5.0 mmol/L碳酸氢钠和1.0 mmol/L无水碳酸钠溶液作为流动相进行等度洗脱，进样量为20 μL，流速为0.8 mL/min;采用Metrosep A Supp 7色谱柱(250 mm×4.0 mm, 5.0 μm)和Metrosep A Supp 5 Guard保护柱(50 mm×4.0 mm, 5.0 μm)，柱温为45 ℃;以电导检测器进行测定，外标法定量。结果 氧弹燃烧-离子色谱法测定生物基塑料中氟含量的相关系数R²＞0.995，检出限为5.0 mg/kg，定量限为10 mg/kg，线性关系良好，加标回收率为93.8%～98.4%，精密度为2.9%~6.8%(n=6)。通过对119款实际样品中氟含量进行定量分析，总体检出率为94.11%，总体不合格率为15.94%;PLA吸管、PLA+PBAT吸管和PLA+PBS吸管的检出率均为100%，不合格率分别为45.16%、30.77%和5.88%。结论 该方法可靠、方便、灵敏，分离效果好，适用于生物基塑料中氟含量的检测。
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  香草醛/聚乙烯醇/κ-卡拉胶交联薄膜的制备及其性能研究

  王秀超, 刘保栋, 张帅, 郭传燕, 郭红革

  . 2023, (23): 36-43. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.005

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  目的 以安全无毒的方式提高聚乙烯醇薄膜的耐水性，用海洋植物来源的κ-卡拉胶材料与聚乙烯醇共混，以部分取代石油基材料成为新的包装材料。方法 以聚乙烯醇为基材，通过共混占聚乙烯醇不同质量分数(2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%)的κ-卡拉胶，以确定力学性能最优的共混膜配方。再以最佳共混配方为基础，添加占聚乙烯醇不同质量分数的(12.5%、25%、37.5%)香草醛为交联剂，在pH=2的酸性条件下制备香草醛/聚乙烯醇/κ-卡拉胶交联薄膜。通过傅里叶红外变换光谱、X射线衍射研究薄膜的化学结构，扫描电镜表征薄膜的微观形貌，拉伸强度和断裂伸长率评估薄膜的力学性能，吸湿性测试、水蒸气透过系数以及水接触角表征薄膜的耐水性能、琼脂盘扩散试验表征薄膜的抗菌性能。结果 傅里叶变换红外光谱表明，香草醛的醛基与聚乙烯醇和κ-卡拉胶的醇羟基之间存在羟醛缩合反应，证明发生了交联反应。当聚乙烯醇质量分数为4%、κ-卡拉胶、香草醛分别为的聚乙烯醇质量的7.5%、25%时，共混薄膜的拉伸拉强度达到44.02 MPa;吸湿率(相对湿度为100%)、水蒸气透过系数比纯聚乙烯醇薄膜的分别提升了17.91%、15.18%。抗菌圈实验表明添加香草醛提高了共混薄膜的抗菌性。结论 香草醛的加入改善了聚乙烯醇/κ-卡拉胶共混薄膜的耐水性能、力学性能和抗菌性能，克服了聚乙烯醇薄膜耐水性差的缺点，拓展了其应用范围。
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  天然多糖基室温磷光油墨的制备及防伪应用

  陈国健, 林铿豪, 潘洵, 胡心宽, 王红蕾, 张雪琴, 肖乃玉, 肖更生

  . 2023, (23): 44-51. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.006

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  目的 为解决常规发光防伪油墨环境不友好，防伪性能单一等问题，以生物基材料为刚性主体结构，芳香磺酸类化合物为客体分子制备水性生物基室温磷光油墨，探索其性能调控因素及包装防伪应用性能。方法 将生物基材料与芳香磺酸类化合物溶于水中获得室温磷光油墨，调控油墨组分、含量等因素，研究其对油墨黏度、油墨层磷光性能的作用机理，并套印不同发光颜色、余辉时长的防伪油墨，获得多色、动态发光的防伪图案，挖掘其包装防伪应用潜力。结果 实验表明，在水性油墨中，生物基材料添加的质量分数为8%，芳香磺酸类化合物添加量为0.16%时，油墨干燥后获得最佳的长余辉发光效果;使用模板刮涂方式印刷防伪图案，模板厚度为0.5 mm时，防伪图案综合效果最佳。结论 具有丰富氨基、羟基等基团的生物基材料(如羧甲基壳聚糖、海藻酸钠)，能形成具有强氢键作用的刚性结构，有效抑制芳香磺酸类化合物的非辐射跃迁，提升了所制备油墨的发光寿命和效率，有效提升了包装防伪油墨的环境友好度及防伪性能。
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  负载桑葚花青素的葛根淀粉/壳聚糖复合膜的制备与表征

  李丰羽, 孙雨晴, 高丹, 杨海明, 满建民

  . 2023, (23): 52-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.007

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  目的 研究桑葚花青素(Mulberry Anthocyanins, MA)添加量对葛根淀粉/壳聚糖复合膜理化性质及功能活性的影响。方法 以葛根淀粉和壳聚糖为成膜基材，MA为指示剂，采用流延法制备一种新型可食pH指示膜，测定葛根淀粉/壳聚糖复合膜的物理性能、抗氧化性、pH指示等性质，并将指示膜用于猪肉保鲜及新鲜度检测研究。结果 通过对添加不同MA含量的复合膜进行性能测试，发现MA和葛根淀粉之间氢键的形成，极大地改善了复合膜的拉伸强度。MA的加入使得成膜厚度、不透明度、拉伸强度(Tensile Strength，TS)、水蒸气透过率(Water Vapor Permeability，WVP)显著提高，断裂伸长率(Elongation At Break，EAB)显著降低。此外，MA增强了复合膜的抗氧化性和pH敏感性，MA-4的DPPH自由基清除率达到最大值85.24%。将复合膜应用于猪肉新鲜度检测，与对照组相比，负载MA的复合膜可抑制猪肉pH值和TVB-N值，并产生肉眼可辨的颜色变化，其中MA-3的颜色变化最为敏感。结论 加入一定量MA的复合膜能够改善其拉伸强度、不透明度、pH敏感性和抗氧化活性，可以用于实时监测猪肉新鲜度并延迟猪肉腐败，为智能食品包装材料的进一步研究提供依据。
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  聚乳酸基发泡材料的制备及性能优化进展

  孟凡悦, 李琛, 高珊

  . 2023, (23): 62-74. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.008

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  目的 为了开发具有良好性能和广泛应用前景的聚乳酸发泡材料，亟需解决聚乳酸发泡材料在熔体强度和结晶度等方面存在的限制，改善其综合性能以扩大聚乳酸发泡材料的应用范围，同时也需符合环境友好和可持续发展的要求。方法 基于近期国内外有关聚乳酸发泡材料的最新制备方法及性能优化进展，分析关于泡孔调控及材料组分，总结发泡过程及影响因素，指出聚乳酸与其他材料共混或复合后材料综合性能优化的研究方向及问题。结论 聚乳酸基发泡材料是当前市场最具前景的生物基发泡材料之一，随着性能的不断进步，可进一步扩展其在包装、汽车、建筑等领域的应用。
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  基于稻米加工副产物构建膜材料及应用进展

  韩骞, 刘秀英, 张威, 舒在习, 王平坪, 朱力杰

  . 2023, (23): 75-83. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.009

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  目的 介绍稻米加工副产物中主要生物大分子(如大米蛋白、米糠蛋白、大米淀粉)构建膜材料的研究进展，以期为新型食品包装的研发及应用提供重要参考。方法 综述目前以稻米加工副产物为基础的膜材料的开发，探讨可有效改善成膜特性的方法与手段;分析基于抑菌成分构建的稻米源膜材料在鸡蛋、水产品、果蔬等食品保鲜领域的应用潜力，展望稻米加工副产物基膜研究可能面临的挑战与存在问题。结论 稻米加工副产物基膜的开发在绿色食品包装领域有较好的应用潜力，对提升其副产品的高效增值具有重要意义。
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  生物基包装材料的制备及其在果蔬保鲜中应用

  潘洵, 肖乃玉, 胡心宽, 仲芸芸, 罗文翰, 陈国健, 万小荣, 肖更生

  . 2023, (23): 84-93. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.010

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  目的 近年来，随着消费水平及消费形态的发展，果蔬包装，尤其是鲜切果蔬包装的消费量迅速攀升。相较于传统石油基类包装材料，生物基包装材料拥有环境友好、可持续等特点，是未来果蔬包装材料发展的重要方向。本文拟综述国内外生物基包装材料的研究进展及其在果蔬保鲜中应用，为后续相关领域的研究与应用提供理论参考。方法 首先介绍果蔬的保鲜机制及其包装需求，随后分类论述不同种类生物基材料的特性及制备方式，最后阐述相关生物基材料在果蔬包装中的应用。结论 总结了生物基包装材料在果蔬包装领域的研究进展，并对其未来发展趋势进行展望。
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  葡萄物流及贮藏保鲜包装技术研究现状与展望

  李宝庆, 梁欣, 韦婉琪, 姚刚, 李宇丞, 阎瑞香

  . 2023, (23): 94-102. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.011

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  目的 通过对葡萄物流运输、贮藏保鲜过程中使用的包装技术进行分类和系统介绍，分析其研究现状及存在问题，并展望未来发展前景，以促进葡萄贮运保鲜包装技术提升。方法 针对贮运保鲜中葡萄果实容易出现的问题，介绍缓冲包装、气调包装、活性包装以及智能包装等包装技术的研究及应用现状，分析不同包装技术的优势，并讨论未来可能的发展方向。结论 多种包装技术配合使用，提升运输包装缓冲减振效果，精确调控气调包装内部气氛，控制活性包装中药剂释放与分子迁移，提升智能指示标签的精确性，保证RFID智能包装系统的稳定性等，有利于葡萄贮运保鲜中品质的保持与货架寿命的延长。
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  蒲公英提取物对凡纳滨对虾优势腐败菌群体感应及保鲜效果的影响

  刘泰戈, 许腾腾, 钱怡霖, 闫师杰, 刘尊英

  . 2023, (23): 103-110. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.012

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  目的 旨在探究蒲公英提取物(Taraxacum mongolicum Extracts，TME)对凡纳滨对虾的优势腐败菌嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)群体感应(Quorum Sensing，QS)系统的抑制作用，并探究TME对凡纳滨对虾低温贮藏保鲜效果的影响。方法 本研究采用菌株紫色杆菌(Chromobacterium violaceum，CV026)测定TME群体感应抑制活性，并在亚抑菌浓度下测定TME对嗜水气单胞菌群体感应系统的抑制作用;随后测定凡纳滨对虾储藏过程中的菌落总数、挥发性盐基氮(Total Volatile Base Nitrogen，TVB-N)、pH值、汁液流失率以及感官评分的变化。结果 TME对嗜水气单胞菌的最小抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration，MIC)值为32 mg/mL。在1/4 MIC浓度下，TME显著抑制了嗜水气单胞菌群体感应信号分子的产生，并显著抑制嗜水气单胞菌群集运动能力和蛋白酶活性(P<0.05)，TME处理显著抑制了凡纳滨对虾储存过程中感官评分的降低和菌落总数、TVB-N、pH值、汁液流失率的上升(P<0.05)。结论 蒲公英提取物通过调控腐败菌的QS系统，降低了腐败菌的致腐能力，有效延长了凡纳滨对虾的保质期。
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  果蔬微孔包装膜开孔模型的建立与验证

  余立, 林渊智, 王永祥

  . 2023, (23): 111-117. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.013

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  目的 建立一种能够有效控制果蔬气调包装袋内气体浓度的微孔膜开孔模型，以便有效延长果蔬保质期。方法 通过分析气体在薄膜微孔中的透气机理，并结合原膜透气机理和果蔬自身呼吸速率，建立薄膜开孔模型。以樱桃为包装对象，通过对比包装容器内实测气体浓度与预测气体浓度，判别开孔模型的准确性。结果 开孔模型3-1设计的包装方案，其内部实测氧气浓度与预测氧气浓度最吻合;模型1-1与模型1-2计算的开孔方案其孔径达到毫米级，开孔数量达到100，不适合用于薄膜开孔。模型3-2、模型2-1和模型2-2设计的包装方案，其内部实测气体浓度与预测气体浓度不一致。结论 微孔直径大小会直接影响气体分子在微孔中的扩散形式和开孔模型的准确性。当微孔直径在100 µm时，利用Fick定律和Kundsen定律的扩散系数Dk构建的数学模型能够准确地控制包装袋内的O2浓度与CO2浓度，依据该模型制作的微孔气调包装袋能够有效延长樱桃的保质期。
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  糙米碰撞力学特性研究

  王鑫宇, 张超, 王巍, 李淑博

  . 2023, (23): 118-126. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.014

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  目的 研究糙米的力学特性影响因素，并寻找糙米破碎的最佳参数(糙米的初始温度、撞击动量和品种)以及不同初始温度糙米的破碎能。方法 通过改变糙米的品种和初始温度以及撞击动量，在自制试验台中进行试验，记录试验数据并作压缩量-撞击力曲线，以糙米所受的撞击力和破碎率为双试验指标进行正交试验，考察分析试验因素与糙米撞击力、破碎率之间的相应变化关系。结果 动量和糙米初始温度对糙米撞击力和破碎率有显著影响，糙米品种对撞击力和破碎率影响并不显著，较优的参数组合方案是品种2(兆优)在20 ℃或25 ℃的情况下经637×10⁻⁶ kg.m/s撞击后，其撞击力最小和破碎率最低，并对兆优不同温度下的破碎能进行计算，在15～35 ℃下破碎能分别为25.676 6、30.788 8、23.023 1、26.041 1、21.699 2 N.mm。结论 在同一温度下，其不同品种撞击力不同。随着温度的升高，籼米和粳米的撞击力出现不同的趋势，然而破碎率趋势却相同。在同一撞击动量情况下，撞击力和破碎率都呈现上升趋势。籼米的碰撞能随温度呈升高后降低的趋势。本文为更好研究糙米的破碎提供了参考，并对碾米机的设计和结构参数等方面具有十分重要的意义。
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  液相色谱法测定食品包装用油墨中11种光引发剂的含量

  田野, 王乐, 王孜颖, 陶琳, 项海波, 郭心迪, 靳琳琳, 黄平

  . 2023, (23): 127-134. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.015

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  目的 建立油墨中光引发剂的检测方法，从源头控制食品包装的安全。方法 油墨样品经乙酸乙酯和乙腈超声提取，体积分数为20%的乙腈溶液定容，固相萃取柱萃取后用乙腈定容，使用液相色谱进行测定。结果 11种成分在各自范围内线性关系良好(R≥0.999 5)，平均加样回收率为90.0%~95.0%，相对标准偏差(n=6)小于3.5%。结论 建立了液相色谱同时测定油墨中2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮、安息香双甲醚、4-甲基二苯甲酮、4,4'-二(N,N-二乙氨基)二苯甲酮、对二甲氨基苯甲酸异辛酯、2-异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基噻唑酮的方法。
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  返青箬叶中铜向不同食品迁移的模拟研究

  罗宏泉, 刘立萍, 沈宏桂, 王宁, 谌海群, 蔡爱君, 谢建建

  . 2023, (23): 135-141. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.016

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  目的 测定返青箬叶中铜在不同食品模拟物中的迁移量，评估其食品安全风险。方法 将返青箬叶置于不同食品模拟物中，在100 ℃下保温24 h，使其中的铜向食品模拟物充分迁移，用微波消解−原子吸收光谱法测定返青箬叶在迁移模拟试验前后铜的含量，并计算迁移量，以分析迁移规律。结果 返青箬叶中的铜在50 g/L碳酸氢钠溶液中未发生迁移，在其他5种食品模拟物中发生了不同程度的迁移，在大豆油中的迁移量最大。当五水硫酸铜浸泡液的质量浓度为5 g/L时，所制备的冷冻返青箬叶和冷鲜返青箬叶中的铜含量分别为1 119.2、548.2 mg/kg，向大豆油中的迁移量分别为6.1、2.8 mg/L。返青箬叶中的铜含量越高，铜向食品模拟物中迁移的量越大。结论 除碱性食品外，将返青箬叶用作食品内包装材料存在一定的食品安全风险，冷冻返青箬叶的风险远高于冷鲜返青箬叶。
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  预制菜包装技术的研究及展望

  周恩弛, 张春红, 李丹, 梁栋

  . 2023, (23): 142-147. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.017

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  目的 解决预制菜市场上存在的问题并提供帮助。方法 本文总结预制菜的发展现状，介绍包装技术在预制菜贮存和运输过程中发挥的作用。主要介绍用于预制菜包装的气调包装、抗菌包装、智能包装、可降解包装以及高阻隔包装，并且列举这些不同种类的包装在预制菜使用的侧重点，总结分析这些技术的优势和缺点，展望预制菜在未来发展过程中对包装提出的新要求，以期为促进预制菜的发展提供参考和思路。结论 气调包装、抗菌包装、可降解包装在预制菜发展领域具有巨大潜力。
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  颜色空间对打印图像水印性能影响研究

  侯云耀, 王彩印, 余英, 孙玉婷

  . 2023, (23): 148-155. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.018

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  目的 打印图像在数模/模数转换过程中，主要涉及到RGB、CIELAB和CMYK 3个颜色空间。本文基于DCT域水印算法，在不同颜色空间嵌入水印图像，研究并分析颜色空间对打印图像水印性能的影响。方法 选取暗调、饱和色、风景、亮调、人物、中性灰6类图像分为低中高3个复杂度分别在RGB、LAB、CMYK颜色空间下的各个分量图像中进行透明性、鲁棒性评价。结果 经透明性分析，RGB空间B通道、Lab空间b通道和CMYK空间M通道嵌入水印透明性更好;鲁棒性分析可知，亮调图像在RGB空间抗非几何攻击能力较差，各类型低复杂度图像在LAB空间抗攻击性能差，所有图像在CMYK前三通道的抗攻击性能优于K通道，抗打印攻击能力上暗调图像抗此攻击性能差，所有图像在LAB空间抗打印攻击性能最好，其中L通道最好。结论 本文系统研究了颜色空间对打印图像水印性能的影响。结果显示，颜色空间对不同类型和不同复杂度的图像水印性能具有不同程度的影响。完善了数字水印技术在打印图像应用中的理论体系，同时将为彩色图像数字水印技术的工业化应用和优化提供一定的指导和借鉴。
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  异形易碎小型固性物料的转运料装置构型设计与特性试验研究

  成楷, 钟飞, 杨小俊, 周宏娣

  . 2023, (23): 156-163. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.019

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  目的 针对一种易碎异形小型固性物料的添加需求，开发一种物料转运料装置。方法 采用瞬态动力学仿真分析方法，运用ANSYS WorkBench软件对小型固性物料受到冲击碰撞进行瞬态动力学仿真分析，研究其可承受的最大转速。通过搭建平台进行实物转运料试验，验证该装置的可靠性和稳定性，得到为达到生产效益最大化的最优转速。结果 仿真结果表明该物料最大承受转速为1 200 r/min，否则物料失效。结论 根据转运物料试验表明该装置结构设计合理，可满足在高速连续状态下转运料的工作要求，且在600 r/min时物料完好数最多，生产效率最高。
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  基于模糊PID的螺旋加料机构粉体进料精度控制

  付海明, 黄兴元, 邱光军, 陈达

  . 2023, (23): 164-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.020

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  目的 螺旋式加料机构存在传感器响应时间差，造成系统延迟，非线性等问题，采用容积式来计量填充物料的质量的填充误差大。本文提出一种基于模糊PID控制的螺旋式加料机构计量控制系统。方法 利用模糊PID对螺杆式粉料加料装置进行控制，通过模糊规则对PID控制比例、积分、微分参数实现参数自调整。基于Matlab中Simulink模块下模拟该模糊PID控制系统。结果 该控制系统稳定时间减少了66%，快速性提高了21%，超调量降低了10%。结论 基于模糊PID控制系统的计量控制性能优于传统PID的。
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  基于自适应扰动观测器的PMSM模型预测电流控制

  金爱娟, 张劲松, 李少龙

  . 2023, (23): 171-180. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.021

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  目的 为了实现包装自动化生产线的高性能控制，针对永磁同步包装驱动电机在模型预测电流控制中对扰动敏感性较大的问题，设计一种基于自适应扰动观测器的模型预测电流控制策略。方法 利用预测误差设计一种自适应扰动观测器，对系统遭受的内部和外部的不确定扰动，扰动观测器估计总扰动并以电流的形式进行补偿。将系统的瞬态过程和稳态过程分别进行考虑，设计一种含有动态权重因子的新型损失函数。结果 通过MATLAB/SIMULINK仿真表明，与传统的控制方法相比，文中方法可以保持瞬态下的高速动态响应和稳态下的低电流纹波，并在应对参数失配和负载突变等问题上，展现了更好的稳态性能和抗干扰能力。结论 文中方法可以有效提升系统动态性能和鲁棒性，使改进后系统更加适用于包装机的应用场景。
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  考虑冲突避免的多AGV路径规划研究

  杨玮, 杨思瑶, 张子涵

  . 2023, (23): 181-190. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.022

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  目的 提高物流企业“货到人”拣选系统在实际生产中的工作效率，避免自动导引小车(AGV)间的冲突死锁，研究大规模多AGV的无冲突路径规划和协同避障问题。方法 首先考虑AGV空载、负载情况和路径扩展成本，改进A^*算法，动态调整代价函数，优化路径扩展方式。其次，提出冲突检测及避免算法，对可能产生局部冲突的路径交叉点进行避障调度，通过预约锁格，实现局部冲突的检测，制定优先级避障策略，解决AGV动态行驶路径上产生的局部冲突和死锁，进而实现全局无冲突路径规划。结果 对多组不同任务量和不同AGV规模的场景进行仿真，实验结果表明，考虑冲突避免的改进A^*算法能有效实现100个任务、90个货架单位和7个拣选站场景下的多AGV动态路径规划，相较于传统A^*算法，其平均拣选时长缩短了52.61%。结论 该方法可实现大规模场景下的多AGV动态路径规划，在付出较小转弯代价的同时有效避免局部动态冲突，该方法可为相关企业实现多AGV协同调度提供新的思路和理论依据。
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  M型预制袋袋口折合机构运动精度可靠性优化

  王婧月, 陆佳平, 王利强

  . 2023, (23): 191-197. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.023

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  目的 为提高M型预制袋包装机袋口折合机构轨迹输出点的运动精度，对袋口折合机构进行运动精度可靠性优化。方法 在运动学分析的基础上，用环路增量法建立考虑杆长误差时袋口折合机构的位置误差模型，接着对轨迹输出点进行可靠性分析及蒙特卡洛法验证，通过灵敏度分析确定关键误差影响因素，最后进行运动精度可靠性优化。结果 建立的可靠性模型可以有效地反映杆长误差对机构运动精度的影响，x分量轨迹的可靠度由82.5%提高至92.91%，y分量轨迹可靠度由65.34%提高至89%。结论 经过可靠性优化能够使袋口折合机构运动精度满足设计要求。
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  基于机器视觉的二维图像质量缺陷检测研究进展

  张德海, 祝志逢, 李艳芹, 黄子帆, 马选雄, 许宸语, 刘祥

  . 2023, (23): 198-207. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.024

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  目的 机器视觉图像处理技术是近年在图像处理领域发展起来的一门新兴边缘交叉学科，二维图像的质量检测是印刷行业中必不可少的环节，分析基于机器视觉的二维图像质量缺陷检测流程，探索影响基于机器视觉的二维图像质量缺陷检测精度的相关因素，为后续研究印刷品的二维图像自动化检测和质量控制提供参考。方法 在此基础上，围绕图像预处理中的灰度转换、噪声过滤、固定阈值分割、自适应阈值分割、Otsu法及边缘检测，对图像配准中的基于灰度统计信息分布配准方法、基于特征的图像配准方法进行总结，然后归纳分析图像的缺陷提取和分类。结论 以实际例子对上述研究内容进行了提炼，通过图像预处理中的噪声过滤为后续缺陷提取提供清晰图像，减少伪影干扰;通过图像预处理中的灰度变换、阈值分割、感兴趣区域提取减少系统处理时间，为实现高效的缺陷检测奠定了坚实的基础;通过图像配准消除了机械振动引起的图像位置偏移，确保后续缺陷提取的准确性;通过图像缺陷提取和分类帮助印刷企业找出生产问题，提供有针对性的改进措施，可为生产高质量产品提供支持。
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  基于MobileViT轻量级视觉模型的垃圾自动分类系统设计

  袁斌, 张超军, 李晨

  . 2023, (23): 208-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.025

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  目的 针对传统机器视觉网络模型存在的参数量大、效率低、落地难等问题，设计一种更高效的基于轻量级网络模型的垃圾自动分类系统。方法 结构的创新设计可实现4种占比不同的垃圾分类存储和垃圾箱工作模式的自动切换。利用STM32控制机构的电机和多种传感器，与树莓派4B串口通信实现垃圾分类投放，采用云服务器实现小程序端物联网通信，提高管理效率。采用MobileViT轻量级模型在自建数据集上训练，并结合迁移学习，提高模型的训练速度和准确率，与主流模型对比，并验证其可行性。结果 MobileViT模型的准确率可以达到98.01%，实际测试平均单张图像的推理时间为17.8 ms，模型参数量仅为5.6×10⁶;在与轻量化网络MobileNetV3参数量相近的情况下，准确率高出9.25%，各性能指标优于传统ResNet50、AlexNet模型。结论 基于MobileViT轻量级视觉模型的垃圾自动分类系统设计能够更高效地完成垃圾自动分类任务，模型精度和速度满足实际需求，对垃圾分类领域边缘设备非常友好。
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  燃烧氧化法测定生物降解塑料中的总有机碳(TOC)含量

  曾铭, 谢苍昊, 林洁, 刘仕途, 陈燕芬, 李丹

  . 2023, (23): 216-223. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.026

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  目的 建立利用燃烧氧化法测试包装用生物降解塑料中TOC含量的方法。方法 对已知含无机碳酸盐填料的样品，分别用盐酸进行酸化处理和不经酸化处理，研究用酸化样品对消除样品中无机碳酸盐干扰的效果;在不同温度下考察薄层纤维素的TOC测定结果，对燃烧温度进行优化;在优化后的条件下，采用碳酸钙作为碳含量的标准物质，对包装用生物降解塑料实际样品进行定量测试。结果 经酸化处理后的塑料样品，TOC检测值与理论值偏差仅为−1.22%～+1.42%，而不经酸化处理的塑料样品，实测值与理论计算值的偏差为+7.40%～+29.36%，可见经过酸化处理所得结果更为准确;在950 ℃到1 250 ℃区间内，对薄层纤维素样品分别在不同温度下进行燃烧氧化测试，发现最佳燃烧温度为1 100 ℃;利用碳酸钙为标准品绘制标准工作曲线，结果表明在0.6～24 mg碳含量内，标准工作曲线线性关系良好;对7个生物降解塑料实际样品进行检测，TOC实测值与理论计算值的偏差在−4.26%～+3.47%。结论 研究表明，该方法操作简便、线性良好，精密度和准确性高，适用于生物降解塑料中TOC的检测。
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  生物降解塑料制品快速组分分析技术研究

  孙梦捷, 姚晶晶, 左莹

  . 2023, (23): 224-230. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.027

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  目的 针对目前国内外生物降解塑料产品快速组分分析方法的空白，建立生物降解塑料制品组分分离及鉴定方法。方法 通过采用红外光谱分析(FTIR)、差示量热扫描(DSC)和热重分析(TGA)方法，研究生物降解塑料产品快速组分分析方法。结果 结合FTIR和DSC对树脂组分进行鉴定，结合FTIR和TGA对填料组分进行鉴定，建立了生物降解塑料产品快速组分分析方法。结论 通过本研究可以开展生物降解塑料制品快速组分分析工作，为广大企业提供质量控制技术服务，为监管部门提供监管技术支持，具有重要的现实意义。
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  红外光谱结合主成分分析对纸质快递文件袋的分类研究

  周贯旭, 姜红, 胡晓光, 陈敏璠, 莫修浩

  . 2023, (23): 231-236. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.028

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  目的 建立一种快速无损的检验纸质快递文件袋的分析方法。方法 利用傅里叶变换红外光谱对63个纸质快递文件袋样品进行检验，分析样品的红外光谱吸收峰的峰位，结合主成分分析对光谱数据进行了降维处理并分类。利用费歇尔判别对快递文件袋的分类结果进行分析和验证。同时建立多层感知器神经网络和径向基函数神经网络2种分类模型，进行分析和验证。结果 63个纸质快递文件袋样品可被分成四大类，利用费歇尔分类模型进行验证，准确率为100%;多层感知器神经网络分类模型准确率为95.23%，径向基函数神经网络分类模型准确率为92.06%。通过比较发现，费歇尔判别可以实现对纸质快递文件袋更加有效地分类。结论 该方法简单快速，样品用量少且无损样品，可为快递文件袋类的物证鉴定提供科学依据。
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  基于蜂窝纸箱的防冻包装保温性能分析

  郝发义, 胡丹, 许合强, 徐邦联

  . 2023, (23): 237-244. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.029

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  目的 考虑到寒冷地区的低温气候以及多数温敏产品在2～8 ℃的保温要求，研究环保型蜂窝纸箱的保温性能及影响因素，以提供合理的防冻包装方案。方法 首先，对防冻保温箱进行有限元建模，实验测试蜂窝纸板等不同材料的表面辐射率和导热系数，分析蜂窝纸板厚度、孔径等因素对其导热系数的影响规律。最后，通过仿真和试验对比的方法，分析厚度以及内附材料对蜂窝纸箱保温性能的影响。结果 蜂窝纸板表面辐射率为0.81，导热系数随蜂窝纸板厚度和孔径的增加而略有降低，通过仿真和试验的对比，蜂窝纸板内附气泡膜相较于没有内附材料的防冻时长提升了9%，而内附反射箔的防冻时长仅提升了1%。结论 蜂窝纸箱在冷链物流领域可以替代传统泡沫材料，为冷链物流的可持续发展提供替代包装方案。
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  “双碳”背景下制冰新技术研究进展

  李晓燕, 矫佳伟, 丁奕涵, 王天娜

  . 2023, (23): 245-254. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.030

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  目的 总结“双碳”背景下制冰新技术的研究进展，为研发更加低碳高效的制冰技术提供参考。方法 重点对二氧化碳跨临界制冰技术、真空闪蒸制冰技术和太阳能吸附式制冰技术3种制冰新技术的研究进展进行综述。结论 二氧化碳跨临界制冰技术、真空闪蒸制冰技术和太阳能吸附式制冰技术具有低碳、节能等优点，可对冷链运输、人工冰场等领域起到积极作用，在“双碳”背景下具有较好的应用前景。在此基础上，如何保证制冰系统稳定性、提高制冰效率是未来主要的研究方向。
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  高斯与非高斯随机振动对洗护产品包装的影响

  路冰琳, 孙宜恒, 潘玉军, 张晓龙, 曾亮

  . 2023, (23): 255-264. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.031

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  目的 研究高斯激振力和非高斯激振力的随机振动对商品包装的影响差异，提供随机振动试验方法和参数，并对商品运输包装设计方案提供优化建议。方法 利用科学计量方法研究随机振动技术的发展态势。通过增大峭度的方法进行非高斯激振模拟随机振动试验。研究随机振动强度通过功率谱密度和疲劳损伤的表达，以及随机振动试验时间与疲劳损伤的表达关系。结果 电商渠道销售通过快递配送的洗洁精商品包裹优先采用ISTA 3A—2018 Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg (150 lb) or less。使用Over-The-Road Trailer图谱和Pick-up and Delivery Vehicle图谱进行随机振动试验，通过加载峭度进行加速模拟试验和加强模拟试验。结论 在洗洁精商品包裹加载峭度为5、7、9条件下，能够复现实际配送中商品的货损。基于试验结果提出的包装设计修改方案在加强模拟试验条件下可以实现商品防护的功能。全渠道供应链配送商品包裹应采用高效、科学的实验室测试方法，为运输包装设计和验证提供方法和数据。
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  三维螺旋超结构/介质的低频协同效应及其吸波蜂窝制备

  杨昊, 徐逸凡, 石跃婷, 王睿, 汪君, 李维, 陈志宏

  . 2023, (23): 265-274. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.032

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  目的 拓展蜂窝吸波材料的低频吸收性能，提出一种三维螺旋超结构复合吸波蜂窝的设计方法。方法 在吸波蜂窝中加载三维螺旋超结构，使用电磁场理论和等效电路理论定性分析螺旋超结构对复合蜂窝吸收性能的调控作用，以优化螺旋超结构的参数。结果 入射电磁波在螺旋超结构表面激发驻波电流，产生强烈的电共振和磁共振，与蜂窝损耗介质产生协同吸收效应，增强了吸波蜂窝的低频吸收性能。结论 仿真和实验结果表明，加载三维螺旋超结构使得吸波蜂窝的低频吸收性能显著增强，在1~6 GHz频段的平均反射损耗从−3 dB增强至−10 dB。
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  二维Fe5GeTe2单晶的大量制备及吸波性能研究

  高平, 柯亚娇, 徐逸凡, 闫金铃, 王嘉赋

  . 2023, (23): 275-282. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.033

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  目的 快速制备克量级、高质量的二维磁性Fe5GeTe2单晶，并开发具有范德华结构、室温铁磁性及优异微波吸收性能的新型吸波材料。方法 通过调控输运剂的含量，并缩短化学气相传输法的恒温段时长，以探索高质量Fe5GeTe2单晶的快速、制备量大的方法。将Fe5GeTe2单晶与石蜡按不同质量分数混合后，通过同轴线测试法分析其微波性能。结果 成功制备了克量级、高质量的Fe5GeTe2单晶样品。借助矢量分析仪的同轴线测试法研究Fe5GeTe2单晶的微波损耗性能发现，当Fe5GeTe2的质量分数为30%时，Fe5GeTe2的吸波特性较差，最佳反射损耗值仅为−4.8 dB;当Fe5GeTe2的质量分数达到70%时，Fe5GeTe2载荷的增加导致界面极化增强，并改善了阻抗匹配。电磁波顺利进入吸波剂内部，并以介电损耗和磁损耗的形式耗散掉，吸波性能得到极大提升，最佳反射损耗值达到了−35.5 dB。结论 成功制备了克量级、高质量Fe5GeTe2单晶样品，为该二维磁性材料的基础物性研究提供了一个良好的物质基础，其优异的微波吸收特性归因于良好的阻抗匹配和多种损耗机制的协同作用。具有室温磁性的Fe5GeTe2是一种具有优异性能的新型吸波材料，也为复合吸波剂的研究提供了多种选择。
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  构型对正多边形蜂窝异面缓冲性能的影响

  关天进, 孙玉瑾, 孙德强, 杜强强, 骆泽龙, 李金塘

  . 2023, (23): 283-292. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.034

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  目的 利用有限元法研究应变率不敏感的双线性各向同性应变硬化正多边形(等边三角形、正方形、正六边形和正八边形)蜂窝的异面缓冲性能。方法 建立基于正多边形蜂窝特征单元的异面冲击分析有限元模型，提出最佳应变这一缓冲性能评价新指标，基于此重新定义各能量吸收评价指标，形成新缓冲性能评价方法。结果 以此获取不同相对密度的各正多边形蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和应力-应变曲线，以及平均平台应力、比能量吸收和冲击力效率等评价指标值，并进行了分析。结论 给定相对密度下，正八边形蜂窝具有最大的异面平均平台应力;正多边形蜂窝的比能量吸收与冲击速度成二次关系;定密度的正六和八边形蜂窝的冲击力效率优于等边三角形和正方形蜂窝。
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  泡沫铝夹芯双管构件横向压缩吸能性能研究

  吴鹏, 鲍海英, 李爱群

  . 2023, (23): 293-301. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.035

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  目的 研究截面构型及几何参数对泡沫铝夹芯双管结构在横向载荷作用下变形失效机制和吸能性能的影响。方法 运用有限元软件Abaqus/Explicit对泡沫铝夹芯双管构件受横向载荷作用进行数值仿真分析。结果 泡沫铝夹芯双管构件在横向压缩过程中表现出3个阶段:初始压缩阶段、塑性变形阶段和致密化阶段，并发现外方内圆双管夹芯结构的耐撞性能显著强于双方管夹芯结构。随着外管径的增大、内管径的减小，外方内圆双管夹芯结构的承载力和吸能能力越高;内管壁厚的增加使外方内圆双管夹芯结构的能量吸收、比吸能、平均压溃载荷和压溃力效率均表现出增大趋势。结论 泡沫铝芯材的变形失效模式受内管截面形状的影响，与传统双方管夹芯结构相比，外方内圆双管夹芯结构是一种更优秀的吸能构件，在横向碰撞安全防护中展现出更大的应用潜力。通过增加内外管间距和内管壁厚，可以提高外方内圆双管夹芯结构的吸能性能。
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  弹药斜装条件下包装箱参数优化设计研究

  蒋磊, 张俊坤, 丁志雨

  . 2023, (23): 302-306. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.036

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  目的 为了优化弹药包装尺寸设计，提高超长弹药包装装载和运输的效率。方法 以铁路运输过程中超长弹药包装的斜装运输为研究对象，分析弹药包装箱和车厢几何尺寸之间的数学关系，以构建斜装运输时车厢允许的弹药包装的最大长度、最小长度、最大宽度随斜装角变化的数学模型。基于该模型，可以对包装箱参数进行优化，以实现铁路车厢最大装载量。并以某型车厢为例，利用MATLAB对该数学模型进行分析计算。结果 得到了给定车厢尺寸条件下，弹药包装相关参数随斜装角的变化规律。结论 利用建立的数学模型可确定适合铁路车厢斜装的弹药包装的尺寸系列，为弹药包装的优化设计和高效装载运输提供了理论依据。
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  复合材料包装箱结构轻量化设计仿真技术研究

  李楠, 刘雷波, 龚文化, 孔得力

  . 2023, (23): 307-314. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.037

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  目的 针对复合材料结构包装箱进行轻量化设计，使其在内压及堆码工况下，结构强度能够满足使用要求。方法 针对局部非主承力位置进行改进，利用ABAQUS软件对包装箱的内压和堆码工况进行数值仿真分析，其中载荷工况安全系数均为1.5。结果 包装箱理论质量减少了64 kg，减少比例约为5.4%。最大载荷应力为344 MPa，变形量为4.69 mm，均满足使用要求。结论 包装箱结构轻量化后，在内压工况下各结构应力水平均有小幅上升，在堆码工况下各结构应力水平无明显变化，综上均处于安全范围，不会导致结构破坏。优化后的产品，实现了轻量化效果，理论证明结构改进安全可靠。可为国内类似复合材料包装箱轻量化结构改进提供数据支撑。
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  某飞行器通用包装箱结构设计研究

  潘阳, 李磊, 赵志光

  . 2023, (23): 315-320. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.038

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  目的 针对每种飞行器都需要设计专用的包装箱现状，设计一种新型通用化的包装箱，满足运输与起吊要求，可适应多种飞行器的使用。方法 根据设计要求进行了包装箱的结构设计，利用有限元分析方法与工程算法对运输工况、起吊工况进行分析，并进行可靠性、安全性、维修性和保障性分析。结果 得到了在运输与起吊最大质量产品工况下，包装箱钢骨架的最大应力分别为166 MPa和215 MPa，小于材料的屈服强度，满足强度要求，且具备较高的可靠性、安全性、维修性和保障性。结论 包装箱结构设计满足设计要求，可用于多种尺寸的飞行器运输，降低了设计成本。